Устройство для преобразования цифровых изображений при гистологических исследованиях



 


Владельцы патента RU 2582749:

Общество с ограниченной ответственностью "МАЙКРОСПЕЙС" (RU)

Изобретение относится к специализированным средствам обработки цифровых изображений. Устройство для преобразования цифровых изображений, полученных при гистологических исследованиях, содержит: блок формирования двумерных массивов компонент X, Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования и хранения исходного изображения; блок формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования двумерных массивов компонент X, Y и Z; блок проверки гистограммных статистик, вход которого соединен с выходом блока формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X, Y и Z; блок приведения и преобразования в цветовое пространство LAB CIE и блок преобразования в цветовое пространство RGB, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом блока проверки гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, а выход - соединен с соответствующим входом блока слияния и хранения. Предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности и может быть использовано при гистологических исследованиях, для предварительной обработки данных светочувствительной матрицы в гистограммные статистики в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB. 1 ил.

 

Изобретение относится к специализированным устройствам цифровой вычислительной техники и может быть использовано при гистологических исследованиях для предварительной обработки данных светочувствительной матрицы в гистограммные статистики в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB.

Важным и одним из самых показательных исследований при дифференциальной диагностике злокачественных новообразований являются гистологические исследования и их специализированные виды. Гистологические исследования позволяют выявить морфологические нарушения в тканях и, тем самым, дифференцировать диагноз. Для автоматизации подобных исследований, как правило, используются гистограммные статистики, которые получают на основе обработки исходных изображений.

Известны способы и устройства для преобразования изображений.

В частности, известно устройство [RU 2535184, C2, G06T 7/40, 20.07.2014], содержащее 2D камеру, выход которой подключен к входу блока регистрации изображения, выход которого подключен к входу блока построения карт градиентов, а также четыре канала обработки изображения посредством свертки матрицы указанного изображения, причем выход блока построения карт градиентов подключен к входам блоков признаков, характеризующих свертку матрицы изображения с ядрами, выходы которых подключены к входам блоков поиска локальных особенностей в каждом канале соответственно, выходы которых подключены к входам блоков хранения, синхронизация всех блоков устройства осуществляется генератором тактовых импульсов.

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности.

Известно также устройство [RU 151059, U1, G06T 1/40, 20.03.2015], содержащее последовательно расположенные объектив, микросканер, фотоприемное устройство (ФПУ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь градиентов входных сигналов, сигналы с ФПУ поступают на АЦП, а сигналы с АЦП поступают на формирователь градиентов входных сигналов, при этом после формирователя градиентов входных сигналов расположен двумерный параллельный накопитель градиентов, сигналы с формирователя градиентов поступают на двумерный параллельный накопитель градиентов, кадры скорректированного изображения поступают с выхода двумерного параллельного накопителя градиентов.

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для тематического дешифрирования изображений [RU 2075780, C1, G06K 9/56, 20.03.1997], содержащее сканер, дигитайзер, блок хранения изображения, блок фильтрации, накопитель, информационный выход которого соединен с координатным входом блока фильтрации, пиксельный вход которого соединен с информационным выходом блока хранения изображения, вход записи которого подключен к выходу дигитайзера, информационный вход которого соединен с выходом сканера, блок управления и синхронизации, блок привязки, блок преобразования координат и блок сжатия координат, управляющий выход которого подключен к первому синхровходу блока управления и синхронизации, второй синхровход которого подключен к инициализирующему входу блока сжатия координат и инициализирующему выходу блока преобразования координат, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока сжатия координат, управляемый вход которого соединен с первым счетным выходом блока управления и синхронизации, индексный выход которого подключен к индексному входу блока преобразования координат, координатный вход и информационный выход которого соединены соответственно с информационным выходом блока привязки и адресным входом накопителя, вход чтения которого соединен со считывающим выходом блока привязки и входом чтения блока хранения изображения, считывающий вход которого подключен к первому управляющему выходу блока управления и синхронизации и считывающему входу накопителя, координатный выход которого соединен с координатным входом блока привязки, инициализирующий вход и управляющий выход которого соединены соответственно с вторым счетным выходом и третьим синхровходом блока управления и синхронизации, второй управляющий выход которого соединен с синхронизирующим входом дигитайзера и синхронизирующим входом блока хранения изображения, пиксельный выход и адресный вход которого соединены соответственно с пиксельным входом блока привязки и с адресным выходом блока сжатия координат.

Недостатком наиболее близкого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку хотя оно и позволяет произвести преобразование изображения, но не позволяет получить при этом гистограммные статистики исходного изображения в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB, что имеет важное прикладное значение для гистологических исследований.

Задача, которая решается в предложенном изобретении, направлена на расширение функциональных возможностей устройства для обеспечения возможности получения гистограммных статистик исходного изображения в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих возможности получения гистограммных статистик исходного изображения в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее блок формирования и хранения исходного изображения, а также блок слияния и хранения, согласно изобретению введены блок формирования двумерных массивов компонент X,Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования и хранения исходного изображения, блок формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования двумерных массивов компонент X,Y и Z, блок проверки гистограммных статистик, вход которого соединен с выходом блока формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, а также блок приведения и преобразования в цветовое пространство LAB CIE и блок преобразования в цветовое пространство RGB, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом блока проверки гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, а выход - соединен с соответствующим входом блока слияния и хранения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для преобразования цифровых изображений при гистологических исследованиях.

Устройство для преобразования цифровых изображений при гистологических исследованиях содержит блок 1 формирования и хранения исходного изображения, а также блок 2 слияния и хранения.

Кроме того, устройство для преобразования цифровых изображений при гистологических исследованиях содержит блок 3 формирования двумерных массивов компонент X,Y и Z, вход которого соединен с выходом блока 1 формирования и хранения исходного изображения, блок 4 формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, вход которого соединен с выходом блока 3 формирования двумерных массивов компонент X,Y и Z, блок 5 проверки гистограммных статистик, вход которого соединен с выходом блока 4 формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, а также блок 6 приведения и преобразования в цветовое пространство LAB CIE и блок 7 преобразования в цветовое пространство RGB, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом блока 5 проверки гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, а выход - соединен с соответствующим входом блока 2 слияния и хранения.

Устройство содержит элементы, охарактеризованные на функциональном уровне, и описываемая форма их реализации предполагает использование программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, поэтому при описании работы устройства представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в составе данного устройства функции, в т.ч. соответствующие математические выражения, описывающие эти функции.

Устройство для преобразования цифровых изображений при гистологических исследованиях работает следующим образом.

Блок формирования и хранения исходного изображения регистрирует изображение, получаемое, например, на выходе микроскопа и, при необходимости, преобразует его в цифровой вид (в виде матрицы, имеющей чувствительность к диапазону длин волн от 350 до 1100 Нм), после чего изображение приобретает дискретный вид. На выходе получаем многомерный массив дискретных значений для каждого физического элемента изображения, в котором указаны следующие признаки:

- пространственные координаты (x, у);

- уровень яркости в диапазоне дискретных значений [0,1,…,L-1];

- признак цвета - одно из трех значений: X (красный), Y (зеленый) или Z (голубой).

В блоке 3 формирования двумерных массивов компонент X,Y и Z многомерный массив дискретных значений для каждого физического элемента изображения разделяется на три двумерных массива, каждый из которых описывает свой цвет.

При преобразовании можно воспользоваться стандартными для цветового пространства CIE формулами в дискретном виде:

где:

- функция чувствительности XYZ для стандартного наблюдателя;

φ(λ) - функция плотности распределения яркости (интенсивности) или другой световой величины;

X, Y, Z - координаты цвета в XYZ пространстве.

Далее каждый из трех двумерных массивов, сформированных в блоке 3, поступает в блок 4 формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X,Y и Z, где формируются нормализованные гистограммные статистики для X, Y, Z компонентов с использованием соотношения:

где:

rk - k-й уровень яркости из диапазона [0,1,……,L-1];

nk - число пикселей на изображении, имеющих яркость rk;

n - общее число элементов в массиве значений.

Полученные гистограммные статистики для X, Y, Z компонентов проходят следующую проверку в блоке 5 проверки гистограммных статистик:

при

где:

n i n - нормализованные значения гистограммы для каждого уровня яркости k из диапазона [0, 1,…, L-1];

n - общее количество пикселей.

Если сумма всех нормализованных значений n i n для каждого уровня яркости k, которые удовлетворяют условию n i n 100 , больше 0,4, то такая гистограммная статистика подлежит приведению в блоке 6, если нет, то двумерный массив передается в блок 7.

В блоке 6 приведения и преобразования в цветовое пространство LAB выполняется автоматический расчет по выражению

и результаты расчетов записываются во временный массив данных.

В соответствии с настройками микроскопа, формирующего исходное изображение, поступающее в блок 1, устанавливаются значения для pz(z), после чего вычисляется функция преобразования в соответствии с соотношением

которые записываются во временный массив данных.

После этого перебираются все элементы для каждой компоненты цвета в отдельности X, Y, Z и с помощью выражения

производится отображение значений rk в результирующее значение zk или отображение значений sk в результирующее значение zk.

Далее производится преобразование X, Y, Z компонент в цветовое пространство LAB CIE.

Для этого применяются стандартные значения для X, Y, Z и вычисляются нормированные значения для каждой компоненты цвета:

Далее, используя выражения

вычисляются значения для цветового пространства LAB CIE, при вычислении принять следующие константы: ε=216/24389, κ=24389/27.

В блоке 7 производится преобразование X, Y, Z компонент в цветовое пространство RGB, которое осуществляется с использованием выражения

где, [М]-1 - обратная матрица от матрицы

В результате в блоке 2 слияния и хранения заносятся и хранятся для дальнейшего анализа и обработки матрицы со значениями для следующих цветовых моделей: AdobeRGB (1998), ECI RGB, CIE RGB, sRGB, Wide Gamut RGB.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих возможности получения гистограммных статистик исходного изображения в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB.

Таким образом, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, поскольку в устройстве обеспечивается дополнительная функция - реализована возможность получения гистограммных статистик исходного изображения в двух цветовых пространствах одновременно - CIELAB и RGB.

Устройство для преобразования цифровых изображений при гистологических исследованиях, содержащее блок формирования и хранения исходного изображения, а также блок слияния и хранения, отличающееся тем, что введены блок формирования двумерных массивов компонент X, Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования и хранения исходного изображения, блок формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, вход которого соединен с выходом блока формирования двумерных массивов компонент X, Y и Z, блок проверки гистограммных статистик, вход которого соединен с выходом блока формирования нормализованных гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, а также блок приведения и преобразования в цветовое пространство LAB CIE и блок преобразования в цветовое пространство RGB, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом блока проверки гистограммных статистик для компонент X, Y и Z, а выход - соединен с соответствующим входом блока слияния и хранения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу обработки изображений для оценивания для зафиксированного изображения состояния фиксации изображения. Технический результат - более точная и эффективная оценка входного изображения.

Изобретение относится к области обработки телевизионных изображений, и в частности, к способам определения положения объекта по последовательности телевизионных изображений для управления угловым перемещением линии визирования камеры в подвижных системах видеонаблюдения и слежения.

Изобретение относится к способу сокращения избыточности передаваемой информации. .

Изобретение относится к способам обработки визуальной информации. .

Изобретение относится к способам для считывания и распознавания напечатанных или написанных знаков, а более точно - к способу классификации ориентированных отпечатков пальцев.

Изобретение относится к области дешифрирования изображений, получаемых системами дистанционного зондирования. .

Изобретение относится к вычислительной и телевизионной технике. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. .

Изобретение относится к нейробионике и технической кибернетике и может быть использовано для обнаружения, распознавания и идентификации различных объектов. .

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений. Техническим результатом является повышение чувствительности градиентного способа выделения контуров к полезным яркостным перепадам изображения в условиях импульсных помех. Предложен способ помехоустойчивого градиентного выделения контуров объектов на цифровых полутоновых изображениях. Согласно способу, предварительно осуществляют операцию оценивания положения помех на изображении, после чего для каждого элемента изображения формируют четыре разноориентированные маски Превитта, значения коэффициентов которых изменяют в зависимости от наличия и положения помех, а при наличии помех одновременно в трех элементах любой из полумасок, входящих в состав разноориентированных масок, размер полумаски увеличивают на число непораженных помехами окаймляющих элементов. Весовым коэффициентам новых элементов маски присваивают значения, сумма которых по модулю равна сумме значений по модулю второй полумаски. После этого с использованием данных масок вычисляют приближенное значение модуля градиента изображения, и путем его порогового преобразования получают контуры объектов на изображении. 13 ил.
Наверх